DE3731435A1 - INTERIOR HEATING FOR MOTOR VEHICLES - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Innenraumheizung für Kraftfahr zeuge mit einem vom aufzuheizenden Luftstrom durchsetzten Wärmetauscher und einem Gebläse, dessen Förderleistung zur Erzeugung eines variablen Luftdurchsatzes über eine Schalt einrichtung einstellbar ist.The invention relates to an interior heater for motor vehicles witness with an air flow to be heated through Heat exchanger and a blower, the delivery rate for Generation of a variable air flow rate via a switch device is adjustable.
Heizungs- und Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen dienen in erster Linie dazu, für alle Insassen ein behagliches Klima zu schaffen und die Fensterscheiben zur Sicherstellung einer guten Sicht freizuhalten. Vor allem bei tieferen Temperatur en läßt sich der Wert einer Anlage danach bemessen, wie schnell sich der Innenraum insbesondere nach einem Kaltstart erwärmen läßt bzw. die Windschutzscheibe von Eis oder Kälte beschlag frei wird.Heating and air conditioning systems of motor vehicles are used in First of all, a comfortable climate for all occupants to create and the window panes to ensure a keep a clear view. Especially at lower temperatures The value of an investment can be measured according to how quickly the interior, especially after a cold start can heat up or the windshield of ice or cold fog is released.
Die erreichbare Innenraumtemperatur und die Schnelligkeit der Erwärmung sind vom Luftdurchsatz und damit vom Fördervo lumen des Gebläses abhängig. Allerdings ist der beispielswei se im Hinblick auf eine möglichst schnelle Erwärmung optima le Luftdurchsatz im allgemeinen nicht bei maximaler Förder leistung des Gebläses gegeben, sondern abhängig von einer Vielzahl von Einflußgrößen und nicht zuletzt von dem jeweili gen Fahrzeugtyp. Andererseits stimmt der für eine schnelle Enteisung der Windschutzscheibe erforderliche Luftdurchsatz in der Regel nicht mit dem zu einer schnellen Erwärmung füh renden Optimalwert überein.The achievable interior temperature and the speed the warming are from the air flow and thus from the Fördervo lumen of the blower dependent. However, for example se with a view to heating as quickly as possible optima le air flow generally not at maximum delivery performance of the blower, but dependent on one Variety of influencing factors and not least of the respective vehicle type. On the other hand, it's right for a quick one De-icing the windshield requires air flow usually does not lead to rapid warming optimal value.
Obwohl bei herkömmlichen Innenraumheizungen das Fördervolu men des Gebläses durch einen Schalter in Stufen oder stufen los einstellbar ist, ist der Fahrer oder Beifahrer demnach nicht in der Lage, den jeweils optimalen Luftdurchsatz für die Fahrzeugaufheizung oder Scheibenenteisung einzustellen, da er die momentanen Einflußgrößen und deren Auswirkung auf das jeweilige Aufheizkriterium nicht kennt.Although with conventional indoor heating systems, the volume of funding of the blower by a switch in stages or stages is freely adjustable, the driver or passenger is accordingly unable to find the optimal air flow for stop heating the vehicle or defrosting the windows, since it affects the current influencing factors and their impact does not know the respective heating criterion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innenraumhei zung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfa chem Aufbau und problemloser Handhabung insbesondere auch bei unterschiedlichsten äußeren Bedingungen jeweils schnell und präzise auf einen im Hinblick auf ein jeweils gewünsch tes Aufheizkriterium optimalen Wert einstellbar ist und dem nach zu einer wesentlichen Erhöhung des Komforts führt.The invention has for its object an interior heating to create the type mentioned at the beginning, which is simple at Chem structure and easy handling in particular quickly in different external conditions and precisely to one with regard to a desired one The heating value can be set to the optimum value and the after leads to a substantial increase in comfort.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Einstellung der Förderleistung des Gebläses gleichzeitig in Abhängigkeit von wenigstens einem vorgebbaren, auf den Fahr zeuginnenraum bezogenen Aufheizkriterium und wenigstens einer äußeren Einflußgröße wie insbesondere der Umgebungstem peratur wählbar ist.The object is achieved according to the invention in that the Adjustment of the delivery rate of the fan at the same time in Dependence on at least one predefinable, on the drive interior heating criterion and at least an external influencing variable such as in particular the ambient temperature temperature is selectable.
Aufgrund dieser Ausbildung kann im Hinblick auf ein gewünsch tes Aufheizkriterium je nach den gegebenen äußeren Bedingun gen, wie beispielsweise der Umgebungstemperatur, auf einfach ste Weise jeweils genau der Luftdurchsatz eingestellt wer den, der für das gewählte Aufheizkriterium und die gegebenen äußeren Bedingungen den für das jeweilige Fahrzeug optimalen Wert darstellt.Because of this training can be desired in terms of heating criterion depending on the given external conditions conditions, such as the ambient temperature, simply The air flow rate is set in the most precise way the one for the selected heating criterion and the given external conditions the optimal for the respective vehicle Represents value.
Die optimalen Luftdurchsatzwerte können beispielsweise durch Computersimulation an einem Fahrzeug-Gesamtmodell ermittelt werden. lndem diese zuvor ermittelten optimalen Luftdurch satzwerte im späteren Betrieb zur Steuerung des den Luft durchsatz bestimmenden Gebläses herangezogen werden, läßt sich entsprechend dem jeweils gewählten Aufheizkriterium bei spielsweise die vom Motor vorgegebene Kühlwasserwärme bei un terschiedlichsten Bedingungen stets optimal nutzen.The optimal air throughput values can be determined, for example, by Computer simulation determined on an overall vehicle model will. By taking the previously determined optimal air flow set values in later operation to control the air throughput determining fan can be used according to the selected heating criterion for example, the cooling water heat specified by the engine at un Always use the most varied conditions optimally.
Die Einstellung der Förderleistung des Gebläses ist vorteil hafterweise in Abhängigkeit davon gewählt, daß sich eine schnellstmögliche Aufheizung des Innenraums ergibt. Zweckmä ßigerweise kann als maßgebliches Aufheizkriterium auch eine schnellstmögliche Enteisung der Windschutzscheibe bei der Be stimmung der optimalen Luftdurchsatzwerte herangezogen wer den. Als äußere Einflußgrößen im Zusammenhang mit dem jewei ligen Aufheizkriterium können bei vorteilhaften Ausführungs varianten der Erfindung außer der Umgebungstemperatur insbe sondere auch die Fahrgeschwindigkeit und die Temperatur am Wärmetauscher berücksichtigt werden.The setting of the delivery rate of the blower is advantageous fortunately chosen depending on the fact that a results in the fastest possible heating of the interior. Expedient A relevant heating criterion can also be a fastest possible deicing of the windshield at the loading the optimal air flow values the. As external factors in connection with the respective leaky heating criterion can be advantageous execution variants of the invention in addition to the ambient temperature in particular special also the driving speed and the temperature at Heat exchangers are taken into account.
Die Schalteinrichtung kann beispielsweise einen einfachen Schalter umfassen, dessen Stellungen durch ein jeweiliges Aufheizkriterium und einen bestimmten Wert der äußeren Ein flußgröße bzw. der äußeren Einflußgrößen definiert ist. Stellt der Fahrer bzw. der Beifahrer diesen Schalter auf einen bestimmten Wert ein, so wird die Drehzahl entsprechend dem fest vorgegebenen bzw. gespeicherten optimalen Luftdurch satzwert gewählt. Vorteilhafterweise kann diese Steuerung des Luftdurchsatzes auch automatisch erfolgen, wobei die Schalteinrichtung zur Abgabe des jeweiligen vorgegebenen bzw. gespeicherten optimalen Luftdurchsatzwertes zweckmäßi gerweise vom Ausgangssignal eines oder mehrerer Sensoren be aufschlagt ist, die den äußeren Einflußgrößen zugeordnet sind.The switching device can, for example, be a simple one Include switches, the positions of each Heating criterion and a certain value of the outer on flow size or the external influencing variables is defined. The driver or front passenger sets this switch a certain value, the speed becomes corresponding the predetermined or stored optimal air flow set value selected. This control can advantageously of the air flow rate also take place automatically, the Switching device for the delivery of the respective predetermined or stored optimal air flow rate expedient partly from the output signal of one or more sensors is added, which is assigned to the external influencing variables are.
Der bei einem vorgegebenen Wert einer Einflußgröße wie bei spielsweise der Umgebungstemperatur zur schnellen Erwärmung des Innenraums erforderliche optimale Luftdurchsatz weicht in der Regel von dem für eine schnelle Enteisung der Wind schutzscheibe ab. Ist die Schalteinrichtung für beide Auf heizkriterien ausgelegt, so ist sie zweckmäßigerweise von der einen in die andere Betriebsart umschaltbar. Obwohl be vorzugt für verschiedene Aufheizkriterien eine alternative Steuerung des Luftdurchsatzes vorgesehen ist, ist grundsätz lich auch denkbar, daß für verschiedene Aufheizkriterien ge meinsam optimierte Luftdurchsatzwerte vorgegeben sind, die soweit wie möglich gleichzeitig mehreren Aufheizkriterien ge recht werden und demnach entsprechend einem Kompromiß zwi schen den im allgemeinen unterschiedlichen Anforderungen er mittelt wurden.The at a given value of an influencing variable as in for example the ambient temperature for rapid heating the optimal air flow required for the interior usually from that for quick defrosting the wind protective screen. The switching device is open for both designed heating criteria, it is expedient of one switchable to the other mode. Although be prefers an alternative for different heating criteria Air flow control is provided is fundamental Lich also conceivable that ge for different heating criteria jointly optimized air flow values are specified that as far as possible several heating criteria at the same time become right and therefore according to a compromise between generally differing requirements were averaged.
Im einfachsten Fall kann die Schalteinrichtung der Innenraum heizung lediglich einen, bzw. für eine alternative schnellst mögliche Aufheizung des Innenraums und schnellstmögliche Ent eisung der Windschutzscheibe zwei definierte Schalterstellun gen bzw. Schaltzustände mit entsprechend vorgegebenen optima len Luftdurchsatzwerten aufweisen. Die Einstellung der För derleistung des Gebläses für die eine Einstellung kann z.B. zur Sicherstellung einer schnellstmöglichen Aufheizung nach einem Kaltstart bei einem möglichst tiefliegenden Temperatur wert gewählt sein. Ist die Schalteinrichtung demnach bei einem Kaltstart auf diese Schalterposition eingestellt wor den, so sorgt der entsprechend dem vorgegebenen optimalen Wert eingestellte Luftdurchsatz dafür, daß auch bei extrem kalten Temperaturen die Motorabwärme zur schnellen Aufhei zung des Innenraums optimal ausgenutzt wird. Bei der Wahl der für eine schnelle Enteisung der Windschutzscheibe sorgen den Betriebsart wird der für diese Betriebsart vorbestimmte optimale Luftdurchsatzwert zur Steuerung des Gebläses heran gezogen.In the simplest case, the switching device can be the interior heating only one, or for an alternative fastest possible heating of the interior and the fastest possible ent Windshield icing two defined switch positions conditions or switching states with correspondingly specified optima len air flow values. The attitude of För The performance of the blower for one setting can e.g. to ensure the fastest possible heating after a cold start at the lowest possible temperature worth chosen. The switching device is therefore at a cold start to this switch position that, it ensures according to the given optimal Value set air flow that even at extreme cold temperatures the engine waste heat for quick heating optimal use of the interior. When choosing which ensure rapid defrosting of the windshield the operating mode becomes the one predetermined for this operating mode optimal air flow rate to control the fan drawn.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung umfaßt die Schalteinrichtung zur variablen Einstellung der Drehzahl des Gebläses ein elektrisches Widerstandsnetzwerk, wobei der Wert wenigstens eines Widerstandes zur Erzeugung eines be stimmten Luftdurchsatzes in Abhängigkeit von einem Aufheiz kriterium und wenigstens einer äußeren Einflußgröße gewählt ist.According to an advantageous embodiment of the invention the switching device for variable setting of the speed the fan an electrical resistance network, the Value of at least one resistor for generating a be agreed air flow rate depending on a heating criterion and selected at least one external influencing variable is.
Dieser Widerstand kann demnach beispielsweise so gewählt sein, daß der entsprechende Luftdurchsatz dem für die tief ste Auslegungstemperatur geltenden optimalen Wert ent spricht.This resistance can therefore be chosen, for example be that the corresponding air flow rate is that for the deep maximum design temperature speaks.
Dieser Widerstand ist zweckmäßigerweise über ein Umschaltele ment derart mit dem restlichen Widerstandsnetzwerk verbind bar, daß er im eingeschalteten Zustand dieses restliche Netz werk überbrückt. Über das Umschaltelement kann demnach zwi schen der Betriebsart Kaltstart und der normalen Betriebsart gewählt werden, in der der Luftdurchsatz beispielsweise in durch die restlichen Widerstände bestimmten Schritten oder Stufen veränderbar ist.This resistance is expedient via a switchover connect to the rest of the resistor network in this way bar that he has this remaining network when switched on works bridged. Accordingly, between the switching element between the cold start operating mode and the normal operating mode can be selected in which the air flow rate, for example in steps determined by the remaining resistances or Levels is changeable.
Bei komfortableren Ausführungen kann die Gebläsedrehzahl auch über eine elektronische Schaltung gesteuert sein. In diesem Falle ist die Schalteinrichtung zur automatischen Steuerung des Luftdurchsatzes zweckmäßigerweise von Sensoren beaufschlagbar, die die tatsächlichen Werte der äußeren Ein flußgrößen erfassen, um die für die jeweiligen Werte dieser äußeren Einflußgrößen für ein bestimmtes Aufheizkriterium bereits fest vorgegebene Förderleistung des Gebläses einzu stellen. Auch hier ist vorteilhafterweise wiederum ein Um schaltelement zur Umschaltung in eine Betriebsart vorgese hen, in der der Luftdurchsatz manuell einstellbar ist.For more comfortable versions, the fan speed can also be controlled by an electronic circuit. In in this case the switching device is automatic Control of the air flow rate expediently by sensors actable, which is the actual values of the outer one flow quantities to determine the for the respective values of these external influencing variables for a specific heating criterion already specified delivery capacity of the blower put. Here, too, is advantageously an order Switching element for switching over to an operating mode hen in which the air flow can be adjusted manually.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung umfaßt die Schalteinrichtung einen elektronischen Speicher, in dem die in bezug auf ein jeweiliges Aufheizkriterium optimalen Luft durchsatzwerte in Abhängigkeit von wenigstens einer äußeren Einflußgröße gespeichert sind und der zur Einstellung der be treffenden Förderleistung des Gebläses entsprechend den er faßten tatsächlichen Werten der Einflußgrößen ansteuerbar ist, so daß die gespeicherten Werte gezielt abgerufen werden können. Auch in diesem Falle werden die Einflußgrößen zweck mäßigerweise wiederum von Sensoren wie z.B. Temperaturfühler und Geschwindigkeitssensoren erfaßt, um eine automatische Steuerung des Luftdurchsatzes bzw. der Gebläsedrehzahl zu er möglichen.According to a particularly advantageous embodiment, the Switching device an electronic memory in which the optimal air in relation to a respective heating criterion throughput values depending on at least one external Influence variable are stored and for setting the be appropriate delivery capacity of the blower according to the he actual values of the influencing variables can be controlled is so that the stored values can be called up specifically can. The influencing variables are also used in this case moderately again from sensors such as Temperature sensor and speed sensors to an automatic Control of the air flow rate or the fan speed too possible.
Zweckmäßigerweise enthält der Speicher verschiedene Kennfel der von optimalen Luftdurchsatzwerten für unterschiedliche Fahrzeugausführungen wie z.B. Limousine, Kombi oder Coup´ oder für verschiedene Motorausrüstungen, wobei die Schaltein richtung zur Auswahl des entsprechenden Fahrzeugtyps mit einem Codierschalter ausgerüstet ist über diesen Codier schalter kann demnach bei der Montage des Fahrzeuges das zu gehörige Kennfeld ausgewählt werden.The memory expediently contains various characteristics that of optimal air flow values for different Vehicle designs such as Sedan, station wagon or coup´ or for various engine equipment, the switch direction to select the appropriate vehicle type with a coding switch is equipped with this coding switch can therefore when installing the vehicle appropriate map can be selected.
Von Vorteil ist, wenn die Schalteinrichtung einen Schalt kreis zur Unterbrechung der Stromversorgung des Gebläses bei Temperaturen am Wärmetauscher umfaßt, die unter einem vorgeb baren Wert liegen. Durch diese Zusatzeinrichtung soll verhin dert werden, daß der Fahrer zu Beginn des Aufheizvorgangs von unangenehm kalter Luft angeblasen wird. Hierzu kann am Wärmetauscher beispielsweise ein Temperaturfühler vorgesehen sein, der über eine elektronische Schaltung wie z.B. einen Schmitt-Trigger, das Gebläse ausschaltet, wenn die Tempera tur unter dem vorgegebenen Wert liegt.It is advantageous if the switching device makes a switch circuit to interrupt the power supply to the fan Temperatures at the heat exchanger includes that under a given real value. Through this additional device should prevent be changed that the driver at the beginning of the heating process is blown by uncomfortably cold air. For this, on Heat exchanger, for example, a temperature sensor is provided that can be controlled via an electronic circuit such as one Schmitt trigger that turns the blower off when the tempera structure is below the specified value.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist problemlos in automa tische Heizungs- und Klimasysteme integrierbar.The device according to the invention is easily in automa table heating and air conditioning systems can be integrated.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigtThe invention is described below with reference to exemplary embodiments play explained with reference to the drawing; in this shows
Fig. 1 ein Diagramm, in dem die maximal erreichbare Innenraumtemperatur über dem Luftdurchsatz auf getragen ist, Fig. 1 is a diagram in which the maximum achievable interior temperature is carried over the air flow to,
Fig. 2 ein Diagramm, in dem der Verlauf der Innenraum temperatur in Abhängigkeit von der Aufheizzeit aufgetragen ist, Fig. 2 is a diagram in which the profile of the interior temperature is plotted as a function of the heating time,
Fig. 3 ein Diagramm, in dem für jeweils verschiedene Werte der Umgebungstemperatur die maximal er reichbare Innentemperatur über dem Luftdurch satz aufgetragen ist, Fig. 3 is a graph in which for each of different values of the ambient temperature which it is applied to the set maximum air flow available round the clock inside temperature,
Fig. 4 eine erste Ausführungsform einer Innenraumhei zung, und Fig. 4 shows a first embodiment of an interior heating, and
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der Innenraumhei zung. Fig. 5 shows a second embodiment of the interior heating.
Eine schnellstmögliche Aufheizung des Fahrzeuginnenraums ist im allgemeinen nicht bei maximalem Luftdurchsatz zu errei chen. Bei sehr geringem Luftdurchsatz hat die aus dem Wärme tauscher austretende Luft zwar eine hohe Temperatur, diese kann das Fahrzeug jedoch nur in geringem Maße aufwärmen. In diesem Falle strömt ein Teil des vom Motor erwärmten Wassers durch den Motorkühler und gibt dort zusätzlich Wärme ab. Die Kühlwasserwärme wäre demnach nur teilweise für die Heizung nutzbar gemacht.The fastest possible heating of the vehicle interior is generally not attainable at maximum air flow chen. With very low air throughput, it has heat exchanger exiting air is a high temperature, this can only warm up the vehicle to a small extent. In in this case part of the water heated by the engine flows through the engine cooler and gives off additional heat there. The Cooling water heat would therefore only be partially for heating harnessed.
Steigert man den Luftdurchsatz, so nimmt die Temperatur der ausströmenden Luft etwas ab. Insgesamt wird dem Fahrzeugin nenraum jedoch mehr Wärme zugeführt, so daß die Innenraumtem peratur insgesamt steigt. Daraufhin kann der Thermostat im Wasserkreislauf schließen, so daß die gesamte Kühlwasserwär me nunmehr für die Innenraumheizung ausgenutzt wird. Eine weitere Erhöhung des Luftdurchsatzes führt nun wiederum zu einer Abnahme der Innenraumtemperatur, da die Wärmeverluste infolge einer Konvektion an der Oberfläche und an den Fahr zeugöffnungen zunehmen. If you increase the air flow, the temperature of the escaping air. Overall, the vehicle However, more heat is supplied to the interior so that the interior temperature overall temperature increases. Then the thermostat in the Close the water circuit so that the entire cooling water heat me is now used for interior heating. A further increase in air flow now leads to again a decrease in indoor temperature because of heat loss due to surface convection and driving openings increase.
Indem ausgehend von dem jeweiligen Fahrzeugtyp die optimalen Luftdurchsatzwerte bei unterschiedlichen Bedingungen, wie beispielsweise unterschiedlichen Werten der Außentemperatur und der Fahrgeschwindigkeit, beispielweise durch Computersi mulation ermittelt und für die Luftdurchsatzsteuerung verwen det werden, kann gemäß der Erfindung auch bei unterschied lichsten Bedingungen die Motorabwärme stets optimal zur Er füllung des jeweiligen Aufheizkriteriums herangezogen wer den.By choosing the optimal one based on the respective vehicle type Air flow values under different conditions, such as for example different values of the outside temperature and the driving speed, for example by Computersi mulation determined and used for the air flow control Det can, according to the invention, also differ the most optimal conditions, the engine waste heat is always optimal filling of the respective heating criterion used the.
In den Fig. 1 bis 3 sind Diagramme zur Ermittlung der im Hin blick auf eine möglichst schnelle Erwärmung des Innenraums optimalen Luftdurchsatzwerte gezeigt. Der dort erkennbare Verlauf der Innenraumtemperatur ist beispielsweise durch eine Computersimulation an einem konkreten Fahrzeug-Gesamtmo dell ermittelt worden.In Figs. 1 to 3 are diagrams shown for the determination of the round look at the fastest possible heating of the interior optimum air flow rate values. The course of the interior temperature which can be seen there has been determined, for example, by computer simulation on a specific overall vehicle model.
Der in Fig. 1 dargestellte Verlauf der Innentemperatur hat sich bei dem speziellen Fahrzeug bei einer Umgebungstempera tur von -20°C ergeben. Der gezeigte Kurvenverlauf gibt den jeweils erreichten stationären Endzustand der Erwärmung des Fahrzeuginnenraums an.The course of the internal temperature shown in Fig. 1 has resulted in the special vehicle at an ambient temperature of -20 ° C. The curve profile shown indicates the steady state of heating of the vehicle interior that has been reached.
Wie zu erkennen ist, nimmt die sich letztendlich einstellen de Innenraumtemperatur dann den gewünschten Maximalwert an, wenn der Luftdurchsatz einen bestimmten Wert zwischen 75 l/sec und 100 l/sec aufweist. Die maximal erreichbare Innen raumtemperatur wird geringer, wenn der Luftdurchsatz gegen über diesem gefundenen optimalen Wert V opt verringert oder vergrößert wird.As can be seen, the interior temperature ultimately set then takes on the desired maximum value when the air throughput has a specific value between 75 l / sec and 100 l / sec. The maximum achievable interior temperature becomes lower if the air flow is reduced or increased compared to the optimum value V opt found above this.
Im Diagramm gemäß Fig. 2 ist der Verlauf der Innenraumtempe ratur in Abhängigkeit von der Aufheizzeit und wiederum bei einer Umgebungstemperatur von -20°C gezeigt. Die Messung ist bei einem Fahrzyklus von 40 km/h im dritten Gang in der Zeit von 0 bis 60 Minuten und 60 km/h im vierten Gang in der Zeit von 60 bis 90 Minuten erfolgt.In the diagram of FIG. 2 is shown the temperature profile of the interior Tempe, depending on the heating time and, in turn, at an ambient temperature of -20 ° C. The measurement was carried out at a driving cycle of 40 km / h in third gear in the time from 0 to 60 minutes and 60 km / h in fourth gear in the time from 60 to 90 minutes.
Der mit V opt gekennzeichnete strichpunktierte Temperaturver lauf ergibt sich bei dem in Fig. 1 ermittelten optimalen Luftdurchsatz V opt. Demgegenüber ist der mit V x gekennzeich nete durchgezogene Temperaturverlauf bei einem Luftdurchsatz V x im Bereich von 125 l/sec ermittelt worden, der, wie in Fig. 1 gezeigt, größer als der Optimalwert ist und damit zu einer wesentlich geringeren Innenraumtemperatur führt.The dash -dotted temperature curve marked with V opt results from the optimal air flow rate V opt determined in FIG. 1. In contrast, the solid temperature curve marked with V x has been determined at an air flow rate V x in the range of 125 l / sec, which, as shown in FIG. 1, is greater than the optimum value and thus leads to a significantly lower interior temperature.
Bei einem Vergleich der beiden im Diagramm gemäß Fig. 2 ge zeigten Temperaturverläufe ist erkennbar, daß mit dem im Hin blick auf eine möglichst hohe Endtemperatur gewählten optima len Luftdurchsatz gleichzeitig auch eine schnellere Aufwär mung des Innenraums erzielbar ist.A comparison of the two ge shown in the diagram of FIG. 2 temperature profiles shows that with the optimal air throughput selected with a view to the highest possible final temperature, a faster warm-up of the interior can also be achieved.
Im Diagramm gemäß Fig. 3 ist in gleicher Weise wie in Fig. 1 die erreichbare Endtemperatur im Innenraum in Abhängigkeit vom jeweiligen Luftdurchsatz dargestellt. Während die Mes sung gemäß Fig. 1 lediglich bei einer Umgebungstemperatur von -20°C vorgenommen wurde, sind in Fig. 3 Messungen für drei unterschiedliche Werte dieser Umgebungstemperatur darge stellt.The diagram according to FIG. 3 shows, in the same way as in FIG. 1, the achievable final temperature in the interior as a function of the respective air throughput. While the Mes solution according to FIG. Was carried out only at an ambient temperature of -20 ° C for 1, 3 readings for three different values of the ambient temperature are shown in Fig. Darge provides.
Bei einem Vergleich der für eine Umgebungstemperatur von 0°C, -10°C und -20°C durchgeführten Messungen läßt sich erkennen, daß sich der im Hinblick auf eine möglichst rasche Erwärmung des Innenraums optimale Luftdurchsatzwert V opt mit anwachsender Umgebungstemperatur von geringeren Werten zu hö heren Werten hin verschiebt.When comparing the measurements carried out for an ambient temperature of 0 ° C, -10 ° C and -20 ° C, it can be seen that the optimal air flow rate V opt with regard to the fastest possible warming of the interior increases with lower ambient temperature as the ambient temperature increases higher values.
Die an dem jeweiligen Fahrzeugtyp ermittelten optimalen Luft durchsatzwerte werden nun zur Einstellung der Innenraumhei zung des betreffenden Kraftfahrzeugs herangezogen. Eine der artige Heizung umfaßt im allgemeinen einen vom aufzuheizen den Luftstrom durchsetzten Wärmetauscher und ein Gebläse, dessen Förderleistung zur Erzeugung eines variablen Luft durchsatzes über eine Schalteinrichtung einstellbar ist.The optimal air determined on the respective vehicle type Throughput values are now used to set the interior heat tion of the motor vehicle in question. One of the like heating generally includes one of the heating the air flow through the heat exchanger and a blower, its delivery capacity for generating a variable air throughput is adjustable via a switching device.
Die Einstellung der Förderleistung des Gebläses wird zur Vor gabe der jeweils optimalen Luftdurchsatzwerte in Abhängig keit vom jeweiligen Aufheizkriterium, hier der möglichst ra schen Aufwärmung des Innenraums, und der äußeren Einflußgrö ßen, wie insbesondere der Umgebungstemperatur gewählt. Als Aufheizkriterium kann auch eine möglichst rasche Enteisung der Windschutzscheibe vorgesehen sein.The setting of the delivery rate of the blower becomes the pre depending on the optimal air flow values speed of the respective heating criterion, here the possible ra heating of the interior, and the external influencing magnitude ß, as chosen especially the ambient temperature. As The heating criterion can also be de-icing as quickly as possible the windshield be provided.
In Fig. 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Innenraum heizung für ein Kraftfahrzeug gezeigt, bei dem durch Vorgabe des optimalen Luftdurchsatzes insbesondere der Aufheizvor gang nach dem Kaltstart beschleunigt wird. Der optimale Luft durchsatz ist durch Versuch oder aus der Berechnung bekannt und kann ohne aufwendiges Regelungssystem realisiert werden.In Fig. 4, a first embodiment of an interior heater for a motor vehicle is shown, in which the heating process after the cold start is accelerated by specifying the optimal air flow rate. The optimum air flow rate is known from tests or from the calculation and can be achieved without a complex control system.
Zur variablen Einstellung der Drehzahl eines Gebläses 10 ist ein elektrisches Widerstandsnetzwerk 14 vorgesehen. Dieses Netzwerk umfaßt einen Widerstand 7, der so bemessen ist, daß sich bei seiner Zuschaltung ein Luftdurchsatz ergibt, der bei der tiefsten angenommenen Außentemperatur, beispielswei se -20°C, dem optimalen Luftdurchsatz entspricht. Dieser durch den Widerstand 7 bestimmte optimale Luftdurchsatz kann nun im Hinblick auf eine möglichst rasche Erwärmung des Kraftfahrzeuginnenraums oder auch im Hinblick auf eine mög lichst rasche Enteisung der Windschutzscheibe ausgelegt sein. Zweckmäßigerweise können auch zwei alternativ ansteuer bare Widerstände vorgesehen sein, wobei der eine entspre chend dem erstgenannten Aufheizkriterium und der andere ent sprechend dem an zweiter Stelle genannten Aufheizkriterium dimensioniert ist. An electrical resistance network 14 is provided for variably adjusting the speed of a blower 10 . This network includes a resistor 7 , which is dimensioned so that when it is switched on there is an air throughput which corresponds to the optimum air throughput at the lowest assumed outside temperature, for example 20 ° C. This optimal air flow rate determined by the resistor 7 can now be designed with a view to heating the motor vehicle interior as quickly as possible or with a view to deicing the windshield as quickly as possible. Expediently, two alternatively controllable resistors can also be provided, one being dimensioned accordingly to the first-mentioned heating criterion and the other accordingly to the second-mentioned heating criterion.
Über ein Umschaltelement 16 ist dieser Widerstand 7 den rest lichen Widerständen des Widerstandsnetzwerks 14 derart zuge ordnet, daß er im eingeschalteten Zustand dieses restliche Widerstandsnetzwerk überbrückt.Via a switching element 16 , this resistor 7 is assigned to the rest of the resistors of the resistor network 14 in such a way that it bridges this remaining resistor network in the switched-on state.
Der Widerstand 7 ist Teil einer Schalteinrichtung 12 zur un mittelbaren Steuerung der Drehzahl des Gebläses 10. Wird das Schaltelement 16 von der gezeigten Stellung in die andere Stellung gebracht, so wird dadurch die ausgehend von einem vorbestimmten optimalen Luftdurchsatzwert erfolgende Steue rung ausgeschaltet und wiederum die normale Betriebsart ge wählt, in der der Luftdurchsatz manuell einstellbar ist. Die se manuelle Einstellung des Luftdurchsatzes kann durch einen Umschalter 28 erfolgen, der wahlweise einen beliebigen Wider stand des restlichen Netzwerkes anwählt. Hierdurch wird eine stufenweise Einstellbarkeit der Drehzahl des Gebläses 10 er möglicht.The resistor 7 is part of a switching device 12 for un indirect control of the speed of the fan 10 . If the switching element 16 is moved from the position shown into the other position, the control taking place on the basis of a predetermined optimal air throughput value is switched off and the normal operating mode is selected again, in which the air throughput can be adjusted manually. The se manual adjustment of the air flow can be done by a switch 28 , which optionally selects any of the rest of the network. This enables a gradual adjustability of the speed of the fan 10 .
Beim konkreten Ausführungsbeispiel liegt das Widerstandsnetz werk 14 in Reihe mit dem Gebläse 10 und einer Versorgungs quelle.In the specific embodiment, the resistance network 14 is in series with the blower 10 and a supply source.
Bei einer komfortableren Ausführung gemäß Fig. 5 umfaßt die Schalteinrichtung 12 zur Steuerung der Drehzahl des Gebläses 10 eine elektronische Schaltung 32, die vom Ausgang einer elektronischen Vorstufe 34 beaufschlagt ist. Diese Vorstufe 34 empfängt als Eingangssignale die Meßsignale von Sensoren 18, 20 und 22, die die Umgebungstemperatur, die Fahrgeschwin digkeit sowie die Temperatur am Wärmetauscher erfassen. Die Temperatursensoren können beispielsweise durch temperaturab hängige Widerstände gebildet sein. In a more convenient embodiment of FIG. 5, the switching device 12 for controlling the speed of the fan 10 comprises an electronic circuit 32, which is acted upon by the output of an electronic prepress 34th This preliminary stage 34 receives as input signals the measurement signals from sensors 18 , 20 and 22 , which detect the ambient temperature, the driving speed and the temperature at the heat exchanger. The temperature sensors can be formed, for example, by temperature-dependent resistors.
Die elektronische Schaltung 32 wird zur Erzeugung der vorge gebenen optimalen Luftdurchsatzwerte über die Vorstufe 34 so eingestellt, daß sich in Abhängigkeit von der Umgebungstempe ratur sowie der anderen Einflußgrößen beispielsweise die schnellstmögliche Aufheizung ergibt. Die Schaltung kann je doch auch so ausgelegt werden, daß eine schnellstmögliche Enteisung der Windschutzscheibe erzielbar ist. Von Vorteil ist insbesondere eine solche Auslegung der Schalteinrichtung 12, daß diese beiden Aufheizkriterien wahlweise einstellbar sind.The electronic circuit 32 is set to generate the pre-given optimal air throughput values via the preliminary stage 34 so that depending on the ambient temperature and the other influencing variables, for example, the fastest possible heating results. The circuit can be designed so that the fastest possible deicing of the windshield can be achieved. It is particularly advantageous to design the switching device 12 such that these two heating criteria can be set as desired.
Für die Berechnung der zu jedem Satz von Einflußgrößen gehö rigen optimalen Luftmenge kann ein Rechenprogramm zur Verfü gung stehen. Insbesondere kann die Vorstufe 34 jedoch auch einen elektronischen Speicher umfassen, in dem Kennfelder ab gespeichert sind, die den Luftdurchsatz in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und z.B. von der Fahrgeschwindigkeit wiedergeben. Durch Auswahl der abgespeicherten Steuergrößen in Abhängigkeit von zumindest einer äußeren Einflußgröße wird damit eine genaue Vorgabe des jeweils optimalen Luft durchsatzes möglich.A computer program can be used to calculate the optimum air volume associated with each set of influencing variables. In particular, the preliminary stage 34 can, however, also comprise an electronic memory, in which characteristic maps are stored which represent the air throughput as a function of the ambient temperature and, for example, of the driving speed. By selecting the stored control variables as a function of at least one external influencing variable, an exact specification of the optimal air flow rate is possible.
Über ein Umschaltelement 24 ist die Schalteinrichtung 12 wie derum auf die normale Handsteuerung umschaltbar. In dieser letzten Betriebsart kann der Luftdurchsatz bzw. die Drehzahl des Gebläses 10 über einen variierbaren Widerstand 30 einge stellt werden. Bei dieser zweiten Betriebsart liegt der vari ierbare Widerstand 30 lediglich mit der elektronischen Schal tung 32 in Reihe mit dem Gebläse 10.The switching device 12 can in turn be switched over to the normal manual control via a switching element 24 . In this last mode of operation, the air throughput or the speed of the fan 10 can be set via a variable resistor 30 . In this second operating mode, the variable resistor 30 is only with the electronic circuit device 32 in series with the fan 10 .
In der elektronischen Vorstufe 34 bzw. in dem dort vorgesehe nen elektronischen Speicher sind zweckmäßigerweise mehrere der genannten Kennfelder für verschiedene Ausführungsformen eines Fahrzeugs, z.B. Limousine, Kombi oder Coup´ und für verschiedene Motorausrüstungen enthalten. Um bei der Montage des Fahrzeugs das zugehörige Kennfeld auswählen zu können, ist der elektronischen Vorstufe 34 ein Codierschalter 26 zu geordnet.In the electronic pre-stage 34 or in the electronic memory provided there, expediently, several of the characteristic maps mentioned are contained for different embodiments of a vehicle, for example a sedan, station wagon or coupé and for different engine equipment. In order to be able to select the associated characteristic diagram when assembling the vehicle, a coding switch 26 is assigned to the electronic preliminary stage 34 .
Der Sensor 22 zur Erfassung der am Wärmetauscher vorliegen den Temperatur kann zusätzlich oder ausschließlich einem elektronischen Abschalter, wie z.B. einem Schmitt-Trigger zu geordnet sein, um das Gebläse 10 abzuschalten, wenn die Luft temperatur unter einem vorgegebenen Wert liegt. Dadurch kann verhindert werden, daß der Fahrer zu Beginn des Aufheizvor gangs von unangenehm kalter Luft angeblasen wird.The sensor 22 for detecting the temperature present on the heat exchanger can additionally or exclusively be assigned to an electronic switch, such as a Schmitt trigger, in order to switch off the fan 10 when the air temperature is below a predetermined value. This can prevent the driver from being blown by uncomfortably cold air at the start of the heating process.
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